Dans le cadre du projet européen ENVISION (2010-2014) et en collaboration avec l’équipe CAS-PHABIO de l’IPNL, nous cherchons à contribuer au développement de systèmes d’imagerie de contrôle en ligne de l’irradiation comme l’imagerie TEP ou Gamma Prompt.
On cherche à simuler ces techniques sur notre modèle biomécanique du système respiratoire. Ainsi, avec un module de calcul de dosimétrie dynamique ces recherches pourraient s’incorporer dans un logiciel de planification de traitement. Pour cela nous cherchons à simuler l’interaction entre le rayon hadronique et les tissues humains à chaque instant. Dans un premier temps on s’appuie sur des simulations Monte Carlo (en utilisant la librairie Geant4) qui produisent des résultats assez proches de la réalité pour les interactions ions-matière. Le désavantage de cette approche est que ce type de simulations nécessite un long temps de calcul. On cherche à optimiser les structures de données et les algorithmes afin d’accélérer le calcul.
Ces simulations nécessitent une cartographie tomodensitométrique 3D du système respiratoire à chaque pas du temps. Les données médicales (CT-Scan) nous fournissent des informations concernant les positions et les densités initiales des organes du système respiratoire. Pendant la respiration ces organes subissent des déformations qui engendrent des modifications de la position et de la densité des différents tissues qui les composent. En prenant en compte la loi de la conservation de la matière, notre modèle biomécanique nous permet de déterminer à tout instant ces modifications qui sont indispensables pour simuler les interactions ions-matière avec le faisceau hadronique. L'objectif est de localiser les événements issus de ces interactions simulées (dépôt d’énergie, création de paire des photons, émission des rayons Gamma) dans le référentiel du patient afin de pouvoir construire une cartographie des doses déposées pendant le traitement.